Smoothed Particle Hydrodynamics

• Simulation einer in einem Fluid fallenden, starren Kugel.
  Modellerstellung und Simulation: David Vetsch (Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Gloziologie der ETH Zürich).


• Simulation eines Abfüllvorganges.
  Abgebildet ist das Ausströmen von Wasser aus einer Düse in einen Standbeutel.
  
  Modellerstellung: Alexandra Müller


• Simulation eines Gefrierprozesses.
  Die Temperatur der Partikel am oberen Rand sowie im Zentrum ist konstant über die Zeit.
  Gefrorene Partikel sind in der Darstellung größer als flüssige.
  
  Modellerstellung: Alexandra Müller


• Simulation eines Laserschweißprozesses von Aluminium.
  Das Werkstück liegt auf einer schiefen Ebene und die Anfangstemperatur beträgt 20 °C.
  Im Laufe der Simulation bildet sich ein Schmelzbad und die Schmelze fließt nach unten.
  
  Modellerstellung: Haoyue Hu


• Simulation eines Phasenübergangs während des Laserschweißens von Aluminium.
  Die blauen Festkörper-Partikel verhalten sich thermoelastisch, die roten Fluid-Partikel folgen den Navier-Stokes-Gleichungen und bilden das Schmelzbad.
  
  Modellerstellung: Haoyue Hu


• Simulation eines Laser-Tiefschweißprozesses von Aluminium.
  Die grauen Partikel bilden die feste Phase, die blauen Partikel das flüssige Schmelzbad und die hellgrauen Partikel repräsentieren das erstarrte Material.
  Verdampfung wird durch den Rückstoßdruck auf die Schmelze berücksichtigt, die Gasphase wird aktuell nicht mitmodelliert.
  
  Modellerstellung: Haoyue Hu


• Simulation eines Laser-Tiefschweißprozesses von Eis.
  Links ist der Eisblock in grau und das Schmelzbad (Wasser) in blau dargestellt.
  Verdampfung wird durch den Rückstoßdruck auf die Schmelze berücksichtigt, die Gasphase wird aktuell nicht mitmodelliert.
  Rechts sind die absorbierten Intensitäten (Maximum: rot, Minimum: blau) an der Kapillarfront visualisiert, welche mithilfe eines Raytracing-Programms vom IFSW berechnet werden.
  Modellerstellung: Haoyue Hu


• Simulation von zwei nicht mischbaren Fluiden mit unterschiedlichen Dichten in einem Dammbruch-Szenario.
  
  Modellerstellung: Weiran Lin (Studienarbeit), Haoyue Hu


• Eine Rayleigh-Taylor Instabilität tritt an der Grenzfläche zwischen zwei Fluiden mit unterschiedlichen Dichten auf, welche gegeneinander beschleunigt werden.
  
  Modellerstellung: Weiran Lin (Studienarbeit), Haoyue Hu


• Simulationen von elastischen Materialien mit Zugversagen.
  Aufgetragen ist entweder die Schädigung der einzelnen Partikel von 0 (unbeschädigt) bis 1 (vollständig beschädigt) oder die von Mises-Spannung.

  Scherversuch mit Basalt. Das Material am oberen Rand wird nach rechts geschoben.		Zugversuch mit Basalt. Die letzten Partikelreihen auf der rechten Seite werden nach außen gezogen.		Basalt-Zugversuch mit Einkerbungen.

  Kompaktzugversuch (CT-Probe, DIN EN ISO 12737) Aluminium. Eine eingekerbte Probe wird ober- und unterhalb der Kerbe auseinandergezogen.

  Modellerstellung: Thomas Erk (Studienarbeit), Alexandra Müller
  
  
  Kerbschlagbiegeversuch nach Charpy (DIN 10045) zur Charakterisierung der Eigenschaften des Werkstoffs AlMg3 unter schlagartiger Beanspruchung.
  Der als Starrkörper modellierte Hammer deformiert die gekerbte Probe und wird hierdurch abgebremst.
  
  Modellerstellung: Fabian Spreng


SPH-Simulation eines orthogonalen Zerspanprozesses für den Vergütungsstahl C45E bei einer Schnittgeschwindigkeit von 1,6 m/s (blau = niedrige von Mises-Vergleichsspannung; rot = hohe von Mises-Vergleichsspannung).

Modellerstellung: Fabian Spreng


Adaptive SPH-Simulation eines orthogonalen Zerspanprozesses für die Aluminiumlegierung AlMg3 bei einer Schnittgeschwindigkeit von 1,6 m/s (blau = ursprüngliche Partikel; rot = verfeinerte Partikel).

Modellerstellung: Fabian Spreng


Dreidimensionale SPH-Simulation eines Zerspanprozesses für den Vergütungsstahl C45E bei einer Schnittgeschwindigkeit von 1,6 m/s (blau = niedrige von Mises-Vergleichsspannung; rot = hohe von Mises-Vergleichsspannung).

Modellerstellung: Fabian Spreng


• Simulationen von elastischen Materialien.
  Aufgetragen ist jeweils die von Mises-Spannung.

  Kollision elastischer Ringe.		Oszillierende Platte. Die Platte ist am linken Ende fest eingespannt und wird am rechten Ende durch eine aufgebrachte Geschwindigkeit ausgelenkt.

  Modellerstellung: Alexandra Müller


• Simulation des Schwappverhaltens von Fluiden abhängig von der Viskosität.

  0.001Pas		1Pas		100Pas

  Modellerstellung: Alexandra Müller


• Adaptive SPH-Simulation eines Dammbruchs mit zwei Hindernissen (blau = ursprüngliche Partikel; rot = verfeinerte Partikel).
  
  
  
  Implementierung SPH-Plugin und Erweiterung um adaptive Verfeinerung/Vergröberung: Alexandra Müller
  
  Modellerstellung und Simulation: Dirk Schnabel, Fabian Spreng


• Simulation des Schwappverhaltens von Fluiden in Tanklastzügen. Modellerstellung: Alexandra Müller, Florian Fleißner


• Smoothed Particle Hydrodynamics Simulationen, teilweise mit Diskrete Elemente Simulationen gekoppelt. Modellerstellung: Alexandra Müller (Diplomarbeit), Florian Fleißner

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Ansprechpartner

• Dipl.-Math. Dirk Schnabel